CN115790641A

CN115790641A - 一种用于mems惯性传感器的测试夹具及安装方法

Info

Publication number: CN115790641A
Application number: CN202211066877.1A
Authority: CN
Inventors: 施芹; 童朝浩; 黄锦阳; 裘安萍; 夏国明; 赵阳
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2022-09-01
Filing date: 2022-09-01
Publication date: 2023-03-14

Abstract

本发明公开了一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具及测试方法，夹具包括底座、盖板、测试部；所述底座内设有可滑动的夹持部，用于对MEMS惯性传感器进行夹持，实现对MEMS惯性传感器的面内约束；所述盖板与底座转动连接；所述测试部包括固定在盖板下端的PCB板和固定在PCB板上的弹簧探针；所述盖板上设有多个空腔，用于弹簧探针的穿过；所述盖板、PCB板、底座之间设有定位部，用于三者之间的定位，实现弹簧探针与MEMS惯性传感器PAD区的定位；所述弹簧探针用于与MEMS惯性传感器PAD区弹性接触并电连接，采集MEMS惯性传感器的输出信号。本发明的测试夹具及测试方法提高了MEMS惯性传感器在测试过程中的稳定性。

Description

一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具及安装方法

技术领域

本发明属于微机电技术领域，特别是一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具及测试方法。

背景技术

MEMS惯性传感器是一种利用MEMS(微机电)加工技术制造的惯性传感器，包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度计。作为成熟的工业产品，在交付用户前需要对其进行全面的测试和性能评估，在这个过程中要达到两个要求，一是无损无伤检测，即测试过程不能对传感器本身造成损伤；二是性能测试，即测试结果要能够相对真实地反映传感器的性能。

目前常用的测试方法是设计一套与MEMS惯性传感器相配套的测试夹具，搭配相应的外围测试系统进行测试，而测试夹具就成为了关键，如专利CN210036751就公开了一种低应力MEMS惯性传感器测试夹具，通过固定板中部的容纳腔实现MEMS惯性传感器的限位固定放置，并且通过通孔中的双头弹簧测试探针实现传感器与测试电路板的电连接。

但现有的MEMS惯性传感器测试夹具存在两个问题：1、现有的MEMS惯性传感器测试夹具未充分考量MEMS惯性传感器本身特点，其对外界环境极度敏感如安装应力等，导致测试夹具对MEMS惯性传感器的约束固定方式并不合理，从而造成传感器测试结果存在偏差。2、现有的MEMS惯性传感器测试夹具主要针对室温环境下的性能测试，而忽略了对于MEMS惯性传感器至关重要的全温性能，导致测试夹具的结构设计不合理，从而造成夹具状态下的传感器性能测试无法满足要求。

发明内容

针对以上问题，本发明基于MEMS惯性传感器自身特点，从结构设计和约束固定方式方面提出了一种面向全温性能测试的MEMS惯性传感器测试夹具及测试方法，具有简单可靠，可批量化测试等优点。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具，包括底座、盖板、测试部；

所述底座内设有可滑动的夹持部，用于对MEMS惯性传感器进行夹持，实现对 MEMS惯性传感器的面内约束；

所述盖板与底座转动连接；

所述测试部包括固定在盖板下端的PCB板和固定在PCB板上的弹簧探针；

所述盖板上设有多个空腔，用于弹簧探针的穿过；

所述盖板、PCB板、底座之间设有定位部，用于三者之间的定位，实现弹簧探针与MEMS惯性传感器PAD区的定位；

所述弹簧探针用于与MEMS惯性传感器PAD区弹性接触并电连接，采集MEMS 惯性传感器的输出信号。

进一步的，所述夹持部包括底座固定块、滑块、约束压块和推动件；

所述底座上设有多个滑动槽，滑动槽内固定有底座固定块；

所述滑块设置在滑动槽内，在推动件推动下，能够向固定块滑动；

所述约束压块固定在底座两端，推动件与约束压块螺纹连接；

所述固定块、滑块上均设有与MEMS惯性传感器配合的缺口，固定块、滑块之间的空腔作为MEMS惯性传感器夹持的空腔。

进一步的，所述滑动槽为燕尾槽；

所述底座固定块包括上端的第一平整部和固定于所述第一平整部下侧的第一滑动部；所述第一平整部的两端有V型缺口；所述第一滑动部与底座的滑动槽相配合；

所述滑块包括上端的第二平整部和固定于所述第二平整部下侧的第二滑动部；所述第二平整部的一端有V型缺口；所述第二滑动部与底座的滑动槽相配合。

进一步的，所述底座上设置有若干个第一定位孔；所述盖板上设置有与底座的第一定位孔相对应的第二定位孔；所述PCB板上设置有与第二定位孔相对应的第三定位孔。

进一步的，所述盖板上设有盖板连接件，用于盖板和底座的固定连接。

一种用于MEMS惯性传感器的测试方法，包括以下步骤：

S1、将固定块滑至底座的滑动槽内，并将底座固定块与底座固定连接；

S2、将滑块滑至底座的滑动槽内，将约束压块置于底座两侧并与底座固定连接，将推动件穿过约束压块的第二推动连接孔；

S3、将弹簧探针穿过PCB板的探针通孔并焊接固定；将PCB板置于盖板下端，通过定位件将PCB板和盖板定位并与盖板固定，然后拔出定位件，通过连接杆将盖板和底座转动连接；

S4、将MEMS惯性传感器倒置于由底座固定块和滑块之间的空腔，让MEMS惯性传感器的一端与底座固定块缺口紧密贴合，旋转推动件推动滑块至滑块缺口与MEMS 惯性传感器紧密贴合，实现对MEMS惯性传感器的面内约束；

S5、通过定位件将盖板与底座进行定位，通过限位件对连接杆进行限位；转动盖板至弹簧探针与MEMS惯性传感器的PAD区完全接触，实现MEMS惯性传感器和PCB 板的电连接，通过盖板连接件实现盖板和底座的固定连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明通过底座固定块和滑块实现对MEMS惯性传感器的面内约束，提高了温度条件下MEMS惯性传感器电连接的可靠性，显著提高了MEMS惯性传感器在测试过程中的稳定性。

(2)本发明可实现单测试座的MEMS惯性传感器批量测试，显著提高了测试效率，减少测试成本。

附图说明

图1为本发明的用于MEMS惯性传感器的测试夹具立体结构示意图；

图2为本发明的底座装置分离立体结构示意图；

图3为本发明的约束装置分离立体结构示意图；

图4为本发明的盖板装置分离立体结构示意图；

图5为本发明的测试装置分离立体结构示意图；

图6为本发明的连接杆立体结构示意图；

图7为本发明的底座装置、约束装置和MEMS惯性传感器的立体装配示意图；

图8为本发明的底座装置、约束装置和MEMS惯性传感器的俯视装配示意图；

图9为本发明的测试装置和盖板装置的立体装配示意图；

图10为本发明的各部分装配示意图。

图中附图标记表示为：

1、底座装置；10、底座；100、第一压块连接孔；101、第一盖板连接孔；102、滑动槽；103、第一定位孔；104、第一底座连接孔；11、底座固定块；110、第一平整部；111、第一滑动部；112、第二底座连接孔；12、底座连接件；13、定位件；2、约束装置；20、滑块；200、第二平整部；201、第二滑动部；202、第一推动连接孔；21、约束压块；210、第二压块连接孔；211、第二推动连接孔；22、推动件；23、压块连接件； 3、盖板装置；30、盖板；300、第一空腔；301、第二盖板连接孔；302、第一PCB连接孔；303、第二定位孔；31、盖板连接件；4、测试装置；40、PCB板；400、探针通孔；401、第三盖板连接孔；402、第二PCB连接孔；403、第三定位孔；41、弹簧探针； 42、PCB连接件；43、MEMS惯性传感器；430、PAD区；5、连接杆；50、连接销轴； 51、限位件；60、第二空腔。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

参见图1至图10，一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具，包括底座装置1、约束装置2、盖板装置3、测试装置4和连接杆5；所述底座装置1包括底座10、底座固定块11、底座连接件12和定位件13；所述约束装置2包括滑块20、约束压块21、推动件22和压块连接件23；所述盖板装置3包括盖板30和盖板连接件31；所述测试装置4包括PCB板40、弹簧探针41和PCB连接件42；所述连接杆5包括连接销轴50 和限位件51(卡簧)；所述底座10可设置有若干个滑动槽102；所述定位件13分布设置于底座10上；所述底座固定块11放置于滑动槽102上；所述底座连接件12将底座固定块11与底座10固定连接；所述滑块20放置于滑动槽102上；所述约束压块21放置于底座10两侧，对滑动槽102两端进行封口；所述压块连接件23将约束压块21和底座10固定连接；所述推动件22用于推动滑块20滑动；所述盖板30上设置有若干个第一空腔300；所述盖板连接件31可将盖板装置3和底座装置1固定连接；所述PCB 板40放置于盖板30下侧；所述PCB连接件42将PCB板40和盖板30固定连接；所述弹簧探针41与PCB板40固定连接；所述MEMS惯性传感器43放置于由底座固定块 11和滑块20所形成的第二空腔60内；所述连接杆5将盖板30和底座10转动连接。

如图2、图7、图8和图10所示，所述底座10两侧设置有若干个用于压块连接件 23所需要的第一压块连接孔100；所述第一压块连接孔100内设置有内螺纹；所述底座 10上设置有用于盖板连接件31所需要的第一盖板连接孔101；所述第一盖板连接孔101 内设置有内螺纹；所述底座10上设置有若干个第一定位孔103；所述滑动槽102为燕尾槽；所述滑动槽102上设置有用于底座连接件12所需要的第一底座连接孔104；所述第一底座连接孔104内设置有内螺纹。

如图2、图7、图8和图10所示，所述底座固定块11包括上端的第一平整部110 和固定于所述第一平整部110下侧的第一滑动部111；所述第一平整部110的两端有“V”型缺口；所述第一平整部110的“V”型缺口与MEMS惯性传感器43的形状相关；所述第一滑动部111与底座10的滑动槽102的形状相关，需满足第一滑动部111与底座10 的滑动槽102相配合；所述底座固定块11上设置有用于底座连接件12所需要的第二底座连接孔112；所述第二底座连接孔112内设置有内螺纹。

如图3、图7、图8和图10所示，所述滑块20包括上端的第二平整部200和固定于所述第二平整部200下侧的第二滑动部201；所述第二平整部200的一端有“V”型缺口；所述第二平整部200的“V”型缺口与MEMS惯性传感器43的形状相关；所述第二滑动部201与底座10的滑动槽102的形状相关，需满足第二滑动部201与底座10的滑动槽102相配合；所述第二滑动部201的一端设置有用于推动件22所需要的第一推动连接孔202；所述第一推动连接孔202内设置有内螺纹。

如图3、图7、图8和图10所示，所述约束压块21上设置有若干个用于压块连接件23所需要的第二压块连接孔210；所述约束压块21上设置有若干个用于推动件22 所需要的第二推动连接孔211；所述第二推动连接孔211内设置有内螺纹。

如图4、图8、图9和图10所示，所述盖板30上设置有用于盖板连接件31所需要的第二盖板连接孔301；所述第二盖板连接孔301内设置有内螺纹；所述盖板30上设置若干个有用于PCB连接件42所需要的第一PCB连接孔302；所述第一PCB连接孔302 内设置有内螺纹；所述盖板30上设置有与底座10的第一定位孔103相对应的第二定位孔303，使得所述第一空腔300与第二空腔60位置上一一对应。

如图5、图9和图10所示，所述PCB板40上设置有用于盖板连接件31所需要的第三盖板连接孔401；所述PCB板40上设置有若干个用于PCB连接件42所需要的第二PCB连接孔402；所述PCB板40上设置有与第二定位孔303相对应的第三定位孔403； PCB板40上设置有若干个用于弹簧探针41固定所需要的探针通孔400。

如图5、图7、图8和图10所示，所述MEMS惯性传感器43底部周边设置有若干个PAD区430，通过弹簧探针41与PAD区430接触实现MEMS惯性传感器43和PCB 板40的电连接。

上述为一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具，与上述测试夹具相对应的，本实施例还提出了一种用于MEMS惯性传感器的测试方法，其具体步骤为：

S1：通过底座10的滑动槽102将底座固定块11滑至合适位置并通过底座连接件12将底座固定块11与底座10固定连接；

S2：通过底座10的滑动槽102将滑块20滑至合适位置，将约束压块21置于底座 10两侧，并通过压块连接件23将约束压块21与底座10固定连接，将推动件22穿过约束压块21的第二推动连接孔211并旋至滑块20一端的第一推动连接孔202，将推动件 22与滑块20接触；使得转动推动件22时，能够推动滑块20向固定块11移动，实现对 MEMS惯性传感器43的夹持作用。

S3：将弹簧探针41穿过PCB板40的探针通孔400至合适位置并通过焊接的方式将弹簧探针41与PCB板40固定连接，将PCB板40置于盖板30下端，通过定位件13 将PCB板40和盖板30定位，并通过PCB连接件42将PCB板40与盖板30固定连接，然后拔出定位件13，通过连接杆5将盖板30和底座10转动连接；

S4：将MEMS惯性传感器43倒置于由底座固定块11和滑块20所形成的第二空腔 60内，使得MEMS惯性传感器43的PAD区430向上，让MEMS惯性传感器43的一端与底座固定块11的第一平整部110“V”型缺口紧密贴合，旋转推动件22推动滑块20 移动至滑块20的第二平整部200“V”型缺口与MEMS惯性传感器43紧密贴合，实现对 MEMS惯性传感器43的面内约束；

S5：将定位件13放置于底座10的第一定位孔103内，将盖板30与底座10进行定位，通过限位件51对连接杆5进行限位。转动盖板30至弹簧探针41与MEMS惯性传感器43的PAD区430完全接触，实现MEMS惯性传感器43和PCB板40的电连接，便于MEMS惯性传感器43输出信号的采集，并通过盖板连接件31实现盖板和底座的固定连接。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种用于MEMS惯性传感器的测试夹具，其特征在于，包括底座、盖板、测试部；

所述底座内设有可滑动的夹持部，用于对MEMS惯性传感器进行夹持，实现对MEMS惯性传感器的面内约束；

所述盖板与底座转动连接；

所述盖板上设有多个空腔，用于弹簧探针的穿过；

所述弹簧探针用于与MEMS惯性传感器PAD区弹性接触并电连接，采集MEMS惯性传感器的输出信号。

2.根据权利要求1所述的用于MEMS惯性传感器的测试夹具，其特征在于，所述夹持部包括底座固定块、滑块、约束压块和推动件；

所述底座上设有多个滑动槽，滑动槽内固定有底座固定块；

3.根据权利要求2所述的用于MEMS惯性传感器的测试夹具，其特征在于，所述滑动槽为燕尾槽；

4.根据权利要求1所述的用于MEMS惯性传感器的测试夹具，其特征在于，所述底座上设置有若干个第一定位孔；所述盖板上设置有与底座的第一定位孔相对应的第二定位孔；所述PCB板上设置有与第二定位孔相对应的第三定位孔。

5.根据权利要求1所述的用于MEMS惯性传感器的测试夹具，其特征在于，所述盖板上设有盖板连接件，用于盖板和底座的固定连接。

6.根据权利要求1所述的用于MEMS惯性传感器的测试夹具，其特征在于，用于MEMS惯性传感器的测试方法，包括以下步骤：

S4、将MEMS惯性传感器倒置于由底座固定块和滑块之间的空腔，让MEMS惯性传感器的一端与底座固定块缺口紧密贴合，旋转推动件推动滑块至滑块缺口与MEMS惯性传感器紧密贴合，实现对MEMS惯性传感器的面内约束；

S5、通过定位件将盖板与底座进行定位，通过限位件对连接杆进行限位；转动盖板至弹簧探针与MEMS惯性传感器的PAD区完全接触，实现MEMS惯性传感器和PCB板的电连接，通过盖板连接件实现盖板和底座的固定连接。